EP2723447B1 - Elektrodenanordnung für eine dielektrisch behinderte gasentladung - Google Patents

Elektrodenanordnung für eine dielektrisch behinderte gasentladung Download PDF

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EP2723447B1
EP2723447B1 EP12740039.8A EP12740039A EP2723447B1 EP 2723447 B1 EP2723447 B1 EP 2723447B1 EP 12740039 A EP12740039 A EP 12740039A EP 2723447 B1 EP2723447 B1 EP 2723447B1
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EP
European Patent Office
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strip
electrode
face
dielectric
contact
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EP12740039.8A
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English (en)
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EP2723447A1 (de
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Benedikt Busse
Leonhard Trutwig
Dirk Wandke
Maximilian Segl
Matthias Kopp
Michael Nolte
Johannes Scharf
Karl-Otto Storck
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Cinogy GmbH
Original Assignee
Cinogy GmbH
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Publication date
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    • Y10T29/49204—Contact or terminal manufacturing

Definitions

  • the invention relates to a flexible planar electrode arrangement for a dielectrically impeded gas discharge, having a central region and an edge region and having a high-voltage potential-conducting planar electrode which is embedded in a planar dielectric forming an upper side and an abutment side.
  • Dielectric barrier plasma discharges are used for numerous applications.
  • DE 195 32 105 C2 It is known to treat the surface of three-dimensional workpieces, for example, to activate or clean. Through a so-called barrier discharge, it is possible to reduce an oil layer down to minimal oil deposits. However, it is essential that a uniform treatment of the surface takes place. For this purpose, a homogeneous formation of the plasma is required, with the idea that the plasma discharges take place in spaced-apart thin filaments. This is problematic with irregularly three-dimensionally shaped surfaces. In the DE 195 32 105 C2 is therefore intended to form from the surface of the workpiece a negative mold with the dielectric, which thus consists of a moldable, for example, pressable or thermoformable plastic.
  • an intermediate layer is used, so that the dielectric with the intermediate layer can be formed directly on the surface of the workpiece.
  • the intermediate layer is then removed to ensure a gap between the dielectric and the electrode in which the plasma can form.
  • the dielectric is coated on its side facing away from the surface to be treated with a conductive material to which the required high voltage in the form of an AC voltage can be supplied.
  • a dielectrically impeded gas discharge or plasma treatment should also be possible according to the invention for irregularly three-dimensionally shaped bodies, in particular also for the skin surface of a living being.
  • the surface to be treated can act as a counter electrode, for example, by being electrically grounded.
  • a planar electrode arrangement for producing a dielectrically impeded plasma discharge is known, with which ozone and / or oxygen ions in air are to be generated.
  • a planar carrier has a continuous electrode in the form of a coating on a rear side.
  • the dielectric On the front side, the dielectric is provided with a thin dielectric layer whose dielectric constant is different from that of the carrier.
  • a counter electrode On the dielectric layer, a counter electrode is then arranged whose areal extent is smaller than that of the dielectric layer.
  • the two electrodes are connected to a high voltage source. For the electrode on the front side, an infeed at several high-impedance resistors is described from the front side.
  • the dielectric support can be made of a flexible plastic, for example polyamide, in order to be folded or rolled up in a suitable form. In this case, the formation of a spiral arrangement is possible.
  • a flexible plastic for example polyamide
  • the present invention has for its object to provide a flat flexible electrode assembly which is simple and inexpensive to manufacture and in its effective area is easily adaptable to the size of the surface to be treated.
  • planar dielectric has at least in the edge region in the form of a spirally wound flat strip and the electrode by at least one in Is formed longitudinally of the wound strip extending into an end face of the strip electrical conductor which is limited on all sides except the dielectric of the strip with the exception of only the end face and which is contacted in the region of the end face of the strip with a contacting element and electrically insulated from the environment ,
  • the planar electrode arrangement according to the invention can thus be produced in a maximally required size and reduced for a specific application by shortening a piece of the spirally wound strip.
  • the electrode formed by the at least one electrical conductor extends into the end surface of the strip and can be securely and reliably contacted at the end of the strip to ensure connection to the high voltage source.
  • a Such a contact arrangement has the advantage that reliable isolation of the electrode arrangement with respect to the electrical conductor supplied to the high voltage is ensured in a simple manner.
  • the embedded in the planar dielectric electrical conductor may be formed in many embodiments.
  • the conductor is at least one narrow conductor which runs back in the strip from the end face to the central area and from there to the end face.
  • a narrow conductor especially when it is formed as a conductor wire having a round or oval cross-section, can be easily adapted to the curvature of the spirally wound dielectric strip and moreover can be contacted in a simple manner like a wire of a power line.
  • the electrode according to the invention is preferably contacted in the region of the end face with a contact arrangement and electrically insulated from the environment.
  • the flexible planar electrode arrangement according to the invention is designed to rest on a surface to be treated, wherein the surface is a counter electrode to a high voltage which is contained in the electrode arrangement Electrode forms. It is advantageous if the strip formed on its investment side, a bearing surface defining surveys, whose interstices are suitable as a gas space for forming a plasma. The formation of the plasma thus takes place in the spaces between the elevations of the dielectric.
  • the strips are provided with through-openings passing through the dielectric from the contact side to the upper side, which are preferably connected to a suction device for fluids from the gas space formed by the interspaces.
  • the electrode arrangement according to the invention also makes it possible to form a separate counterelectrode, which is part of the electrode arrangement.
  • first embodiment of a flat electrode assembly consists of a spirally wound flat strip 1, which forms a central portion 3 of the electrode assembly with a rounded end 2 and is subsequently formed so that it forms adjacent spiral windings 4, through which an edge region is defined.
  • the turns of the strip rest on integrally formed spacers 5 to each other.
  • the strip 1 is made of a dielectric material and forms a dielectric of the electrode arrangement.
  • recognizable side represents a contact page 6, on which the strip 1 is provided with a plurality of elevations 7, which are formed in the illustrated embodiment as round nubs.
  • the elevations 7 all have the same height and define with their upper side a contact surface for a (not shown) counter electrode, which may be formed by the surface to be treated, for example, when grounded.
  • the elevations 7 occupy only a small area portion of the contact surface 7, so that a much larger proportion of the contact surface consists of gaps 8 between the elevations 7.
  • the surface portion of the elevations may be between 5 and 40% of the contact surface 6, while the gaps 8 occupy an area ratio of 60 to 95%, preferably between 75 and 95%.
  • FIG. 1 shows further that in the strip 1 small through holes 9 are introduced, which are preferably distributed uniformly over the surface of the strip.
  • the passage openings 9 extend from the contact side 6 to the opposite upper side 10 (cf. FIG. 2 ).
  • the passage openings 9 advantageously allow a suction of fluid from the spaces 8, in which a plasma is to be formed during operation of the electrode arrangement.
  • an electrode is embedded in the dielectric formed by the strip 1, which in FIG. 1 with two conductor wires 11 is shown schematically connected to a high voltage power supply 12.
  • FIG. 2 shows a view of the top 10 of the electrode assembly formed by the strip 1. From the top 10 of only the through holes 9 are visible.
  • the presentation of the FIG. 3 indicates that the conductor wires 11 extend inside the strip 1 in the longitudinal direction thereof, into the central region 3 formed by the rounded end 2 of the strip 1.
  • the conductor wires are bent through 180 ° in adaptation to the rounded end 2 and run parallel to themselves through the conductor back to an end face 13.
  • the end face 13 represents the outer free end of the strip 1 and may be aligned at right angles (radially) to the longitudinal extension of the strip 1. But it is also possible to form the end face with an arbitrary angle to the longitudinal extension of the strip 1.
  • FIG. 3 shows that the two extending in the longitudinal direction of the strip 1 and conductor wires 11 forming an embedded in the dielectric material formed by the strip electrode 14, which is thus formed in the illustrated embodiment by four mutually parallel portions of the conductor wires 11.
  • the conductor wires 11 of the electrode 14 are connected to an identical high voltage potential in the high voltage power supply 12. They therefore form an electrode lying at a high-voltage potential, which with a counterelectrode which is formed, for example, by the surface to be treated which is grounded, forms a treatment space which in the illustrated electrode is formed by the intermediate spaces 8 between the elevations 7.
  • the electrode 14 is bounded on all sides by the dielectric of the strips 1, with the exception of only the end face 13.
  • connection of the conductor wires 11 to the high voltage power supply 12 is of course outside the end face 13 an insulation of the conductor wires 11 as required as well as on the end face 13 itself.
  • the sectional view of the FIG. 4 shows a view of the end face 13, further formed by the spacers 5 spiraling space between the turns 4 of the strip 1 and the plurality of elevations 7, the same heights form a support plane 15.
  • FIG. 5 A not only schematic, but realistic contacting of the conductor wires 11 extending inside the strip is shown in FIG. 5 shown.
  • the high-voltage supply 12 is connected via an insulated high-voltage cable 16 with a contacting element 17, which has a pivotally mounted holder 8 and a locking slide 19.
  • Holder 18 and locking slide 10 are located on a housing 20 which is closed on all sides insulating and has an insertion slot 21 for an end face 13 having the end portion of the strip.
  • FIG. 5 illustrates that the end portion of the strip is inserted into the insertion slot 21.
  • FIG. 6 shows the end portion of the strip 1, which is inserted into the insertion slot 21 of the housing 20 against a stop 22 which is longitudinally slidably mounted in the housing 20 and is held by a compression spring 23 in a rest position.
  • the sectional view of the FIG. 6 shows further that the pivotable holder 8 is pivotable about an axis of rotation 24 which is parallel to the insertion slot 21, but aligned transversely to the longitudinal extent of the strip.
  • a compression spring 25 presses the holder in an in FIG. 6 illustrated highly pivoted position in which held at the end of the holder 18 on its underside metallic cutting contacts 26 above the stopper 22.
  • FIG. 6 shows that both on the holder 18 parallel ribs 27 and the locking slide parallel ribs 28 are formed on the tops to facilitate handling.
  • FIG. 7 clarifies that compared to in FIG. 6 shown first position of the strip 1 further inserted into the insertion slot 21 while the stopper 22 against the force of in FIG. 6 illustrated compression spring 23 axially depresses until the end of the strip 1 comes to rest with the pressing against the stop 22 end face 13 below the cutting contacts 26.
  • FIG. 8 illustrates that the contact with the running inside the strip 1 conductor wires 11 now takes place in that the pivotable holder 18 is pivoted by pressure on its upper side against the force of the compression spring 25 down, whereby the cutting contacts 26 from the top 10 in the Material of the strip 1 cuts until with the metallic conductor wires 11 a metallic, ie electrically conductive, contact is made.
  • the locking slide 19 is displaced in the longitudinal direction, so that he now on the Holder 18 projects, so that it is locked against the restoring force of the compression spring 23 in the contacting position.
  • there are holder 18, locking slide 9, housing 20, etc. of the contacting 17 of a non-conductive material, such as plastic so that an all-round secure insulation is guaranteed and there is no danger of unimpaired derivative of the high voltage by touching parts of the electrode 14.
  • the high-voltage potential supplied by the high-voltage supply 12 via the high-voltage cable 16 is routed in a manner known per se to the cutting contacts 26, so that the electrode 14 is set to a high-voltage potential via the cutting contacts 26.
  • the particular advantage of the electrode arrangement shown is that the strip can be cut in a simple manner at any point to allow adjustment of the size of the plant side 6 to the size of a surface to be treated.
  • the lengthening of the strip 1 is possible without impairing the function of the electrode 14, because the electrode extends in the longitudinal direction of the strip in this, preferably into the central region 3 inside.
  • the electrode 14 can be contacted in a simple manner to the end area of the strip having the end face 13 formed by cutting to length, preferably with the aid of a contacting element 17.
  • the adaptation of the area size of the electrode arrangement to the effective area required for the treatment of a surface can thus be realized in a simple manner and without complications merely by cutting the strip 1 to length.
  • the strip 1 is preferably made of flexible dielectric material so that the electrode assembly formed with the strip 1 is adaptable to irregular three-dimensionally extending surfaces. This also contributes to the spiral running, defined by the spacers 5 small distance between the turns 4 of the strip 1 at.
  • passage openings 9 present in the exemplary embodiments illustrated are not absolutely necessary if, for certain applications, it is not necessary to extract a fluid from the treatment space which is formed with the intermediate spaces 8. However, it is known that aspiration of fluid may be advantageous, for example, for the treatment of a wound to promote wound healing.
  • the implementation of the electrode shown in the illustrated embodiments by means of at least one conductor wire 11 is not absolutely necessary for the implementation of the invention. It is possible, for example, to realize the electrode by means of a flexible wire grid embedded in the strip, which can be contacted in a manner similar to the conductor wires 11, for example by means of cutting contacts 26 of a contacting element 17.
  • the dielectric material of the strip 1 is any evasive insulating flexible material, such as plastic material in question, in particular foamed material, with a closed-cell plastic or elastomeric foam is preferred because the risk of electrical short circuits penetrating through in open pore structures Liquids thereby excluded.
  • Suitable plastic material is, for example, foamed polyurethane or silica or a closed-cell rubber, without that enumeration being meant exhaustively.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine flexible flächige Elektrodenanordnung für eine dielektrisch behinderte Gasentladung, mit einem zentralen Bereich und einem Randbereich und mit einer ein Hochspannungspotential führenden flächigen Elektrode, die in einem flächigen eine Oberseite und eine Anlageseite bildenden Dielektrikum eingebettet ist.
  • Dielektrisch behinderte Plasmaentladungen werden für zahlreiche Anwendungsfälle eingesetzt. Durch DE 195 32 105 C2 ist es bekannt, die Oberfläche von dreidimensionalen Werkstücken zu behandeln, beispielsweise zu aktivieren oder zu reinigen. Durch eine sogenannte Barriereentladung ist es möglich, eine Ölschicht bis auf minimale Ölbeläge zu reduzieren. Wesentlich ist dabei allerdings, dass eine gleichmäßige Behandlung der Oberfläche stattfindet. Hierfür ist eine homogene Ausbildung des Plasmas erforderlich, wobei die Vorstellung besteht, dass die Plasmaentladungen in voneinander beabstandeten dünnen Filamenten stattfinden. Problematisch ist dies bei unregelmäßig dreidimensional geformten Oberflächen. In der DE 195 32 105 C2 ist daher vorgesehen, von der Oberfläche des Werkstücks eine Negativform mit dem Dielektrikum auszubilden, das somit aus einem formbaren, beispielsweise pressbaren oder tiefziehbaren Kunststoff besteht. Vorgesehen ist dabei ferner, dass eine Zwischenschicht verwendet wird, sodass das Dielektrikum mit der Zwischenschicht unmittelbar an der Oberfläche des Werkstücks geformt werden kann. Die Zwischenschicht wird dann entfernt, um einen Zwischenraum zwischen dem Dielektrikum und der Elektrode zu gewährleisten, in dem sich das Plasma ausbilden kann. Das Dielektrikum wird auf seiner von der zu behandelnden Oberfläche abgewandten Seite mit einem leitenden Material beschichtet, dem die benötigte hohe Spannung in Form einer Wechselspannung zuführbar ist.
  • Durch DE 10 2007 030 915 A1 ist es bekannt, Hohlfasern aus einem dielektrischen Werkstoff auszubilden, die in ihrem Inneren mit einer metallisch leitenden Beschichtung versehen werden, sodass die Hohlfaser ein Dielektrikum mit einer inneren abgeschirmten Elektrode bildet, das zusammen mit der als Gegenelektrode dienenden Oberfläche eines leitenden Körpers ein Plasmafeld ausbilden kann. Dabei ist es auch vorgesehen, mit den Hohlfasern ein Gewebe auszubilden, das flächig auf eine unregelmäßige Oberfläche, insbesondere Hautoberfläche eines menschlichen Körpers auflegbar ist. Dadurch entsteht der Vorteil einer an die unregelmäßige Topologie der Hautoberfläche anpassbaren Elektrodenanordnung für die Durchführung einer Plasmabehandlung. Nachteilig hieran ist jedoch der hohe Fertigungsaufwand für die Ausbildung der das Gewebe bildenden Hohlfasern, die in ihrem Hohlraum eine flexible Elektrode aufweisen sollen, um die für die Anpassung an die Hautoberfläche erforderliche Flexibilität des Elektrodengewebes zu gewährleisten.
  • Eine dielektrisch behinderte Gasentladung oder Plasmabehandlung soll erfindungsgemäß auch für unregelmäßig dreidimensional geformte Körper möglich sein, insbesondere auch für die Hautoberfläche eines Lebewesens. Dabei kann die zu behandelnde Oberfläche als Gegenelektrode fungieren, indem sie beispielsweise elektrisch an Masse gelegt ist. Es ist aber auch möglich, mit der Elektrodenanordnung eine eigene Gegenelektrode auszubilden, sodass eine dielektrisch behinderte Plasmabehandlung für unregelmäßig geformte flächige Körper auch in einem Zwischenraum zwischen der Elektrodenanordnung und der Gegenelektrode möglich ist.
  • Ein produktionstechnisches Problem besteht für die flächigen Elektroden darin, dass die Größe der zu behandelnden Oberfläche oft nicht vorbekannt ist. Es ist daher bekannt, flächige Elektroden in vorbestimmten - ggf. mehreren - Größen herzustellen. Dabei muss ggf. eine Diskrepanz zwischen der Größe der Elektrode und der Größe der zu behandelnden Oberfläche in Kauf genommen werden. Um die komplette Oberfläche zu behandeln muss ggf. die Elektrodenanordnung mehrfach in unterschiedlichen Positionen aufgelegt werden. Ist im umgekehrten Fall die aufgelegte Elektrodenanordnung für die zu behandelnde Oberfläche zu groß, wird ein unnötig großes Feld für die Erzeugung des Plasmas aufgebaut.
  • Durch WO 01/02291 A2 ist eine flächige Elektrodenanordnung zur Erzeugung einer dielektrisch behinderten Plasmaentladung bekannt, mit der Ozon und/oder Sauerstoffionen in Luft erzeugt werden sollen. Ein flächiger Träger weist dabei auf einer Rückseite eine durchgehende Elektrode in Form einer Beschichtung auf. Auf der Vorderseite ist das Dielektrikum mit einer dünnen dielektrischen Schicht versehen, deren Dielektrizitätskonstante von der des Trägers unterschiedlich ist. Auf der dielektrischen Schicht ist dann eine Gegenelektrode angeordnet, deren flächige Ausdehnung geringer ist als die der dielektrischen Schicht. Die beiden Elektroden werden an eine Hochspannungsquelle angeschlossen. Für die Elektrode auf der Vorderseite ist eine Einspeisung an mehreren hochohmigen Widerständen von der Vorderseite aus beschrieben. In einer Ausführungsform kann der dielektrische Träger aus einem flexiblen Kunststoff, beispielsweise Polyamid bestehen, um in geeigneter Form gefaltet oder aufgerollt werden zu können. Dabei ist auch die Ausbildung einer spiralförmigen Anordnung möglich. Eine Anpassung der Größe der Vorrichtung an einen Anwendungszweck ist weder vorgesehen noch beschrieben.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flächige flexible Elektrodenanordnung zu schaffen, die einfach und preiswert herzustellen und in ihrer wirksamen Fläche leicht an die Größe der zu behandelnden Oberfläche anpassbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer flexiblen flächigen Elektrodenanordnung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass das flächige Dielektrikum wenigstens im Randbereich die Form eines spiralförmig aufgewickelten flachen Streifens aufweist und die Elektrode durch wenigstens einen in Längsrichtung des aufgewickelten Streifens verlaufenden, in eine Endfläche des Streifens einmündenden elektrischen Leiter gebildet ist, der mit Ausnahme lediglich der Endfläche allseitig von dem Dielektrikum des Streifens begrenzt ist und der im Bereich der Endfläche des Streifens mit einem Kontaktierungselement kontaktiert und gegenüber der Umgebung elektrisch isoliert ist.
  • Die erfindungsgemäße flächige Elektrodenanordnung lässt sich somit in einer maximal benötigten Größe herstellen und für einen speziellen Anwendungsfall dadurch verkleinern, dass ein Stück des spiralförmig aufgewickelten Streifens abgelängt wird. Die durch den wenigstens einen elektrischen Leiter gebildete Elektrode erstreckt sich in die Endfläche des Streifens und kann sicher und zuverlässig am Ende des Streifens kontaktiert werden, um die Verbindung mit der Hochspannungsquelle zu gewährleisten. Hierfür ist es denkbar, den elektrischen Leiter durch Entfernung des flächigen Dielektrikums zu entisolieren, um dann eine Kontaktierung mit üblichen Verbindungsmitteln herzustellen. Bevorzugt ist jedoch, das Dielektrikum unverändert beizubehalten und die Kontaktierung mit Hilfe von Schneidkontakten herzustellen, die im Endbereich des Streifens von einer großen Oberfläche durch das Dielektrikum hindurchschneiden, um so einen metallischen Kontakt mit dem elektrischen Leiter herzustellen. Eine derartige Kontaktanordnung hat den Vorteil, dass in einfacher Weise eine sichere Isolierung der Elektrodenanordnung bezüglich der dem elektrischen Leiter zugeführten Hochspannung gewährleistet ist.
  • Der in das flächige Dielektrikum eingebettete elektrische Leiter kann in zahlreichen Ausführungsformen ausgebildet sein. So ist es beispielsweise möglich, den Leiter als einen metallischen Gitterstreifen in den spiralförmig aufgewickelten flachen Dielektrikum-Streifen einzubetten.
  • In einer produktionstechnisch vorteilhaften Ausführungsform ist der Leiter wenigstens ein schmaler Leiter, der in dem Streifen von der Endfläche zum zentralen Bereich und von dort zur Endfläche zurück verläuft. Ein derartiger schmaler Leiter, insbesondere wenn er als Leiterdraht mit einem runden oder ovalen Querschnitt ausgebildet ist, kann leicht an die Krümmung des spiralförmig aufgewickelten Dielektrikumstreifens angepasst werden und lässt sich darüber hinaus in einfacher Weise wie eine Ader einer Stromleitung kontaktieren. Die erfindungsgemäße Elektrode wird vorzugsweise im Bereich der Endfläche mit einer Kontaktanordnung kontaktiert und gegenüber der Umgebung elektrisch isoliert. Dies gelingt in einfacher Weise mit einer an sich bekannten Kontaktanordnung, die ein einseitig offenes Gehäuse aufweist, in die die Endfläche des spiralförmig aufgewickelten Streifens so eingeschoben ist, dass das Gehäuse die Endfläche, eine Oberseite und Unterseite und schmale Seite eines der Endfläche benachbarten Endbereichs des Streifens isolierend umfasst und die Kontaktanordnung mit in das Dielektrikum von der Oberseite und/oder der Unterseite in das Dielektrikum selbstschneidend eindringenden Schneidkontakte zur Kontaktierung der flächigen Elektrode versehen ist.
  • Die erfindungsgemäße flexible flächige Elektrodenanordnung ist in einer bevorzugten Ausführungsform zur Anlage auf einer zu behandelnden Oberfläche ausgebildet, wobei die Oberfläche eine Gegenelektrode zu in der Elektrodenanordnung enthaltenen, eine Hochspannung führenden Elektrode bildet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Streifen auf seiner Anlageseite angeformte, eine Anlagefläche definierende Erhebungen aufweist, deren Zwischenräume als Gasraum zur Ausbildung eines Plasmas geeignet sind. Die Entstehung des Plasmas erfolgt somit in den Zwischenräumen zwischen den Erhebungen des Dielektrikums. In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform sind die Streifen mit das Dielektrikum von der Anlageseite zur Oberseite durchquerenden Durchgangsöffnungen versehen, die vorzugsweise mit einer Absaugeinrichtung für Fluide aus dem durch die Zwischenräume gebildeten Gasraum verbunden werden. Dadurch ist es insbesondere möglich, eine Plasmabehandlung einer Wundoberfläche durchzuführen und beispielsweise Wundsekret über die Durchgangsöffnung während der Plasmabehandlung abzusaugen. Selbstverständlich ist es auch denkbar, über die Durchgangsöffnung geeignete Materialien in den Plasmaraum zwischen den Erhebungen einzuführen, insbesondere gasförmige Materialien.
  • Auch die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung ermöglicht die Ausbildung einer eigenen Gegenelektrode, die Teil der Elektrodenanordnung ist.
  • Die Erfindung soll im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische perspektivische Ansicht auf eine Anlageseite der Elektrodenanordnung mit einer schematisch dargestellten Verbindung zur einer Hochspannungsversorgung;
    Figur 2
    eine schematische perspektivische Ansicht auf eine Oberseite der Elektrodenanordnung gemäß Figur 1;
    Figur 3
    eine Draufsicht auf die Anlageseite der Elektrode gemäß Figur 1 mit einer Darstellung der im Inneren der Elektrodenanordnung verlaufenden, eine Elektrode bildenden Leiterdrähte;
    Figur 4
    einen Schnitt entlang der Linie A-A aus Figur 3;
    Figur 5
    eine schematische perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer flächigen Elektrodenanordnung mit einem speziellen Kontaktierungselement zur Kontaktierung der im Bereich einer Endfläche der die Elektrodenanordnung bildenden Streifen durch verlaufenden Leiterdrähte;
    Figur 6
    einen Vertikalschnitt entlang der Linie A-A und einer Draufsicht auf die Kontaktierungsanordnung in einem ersten Zustand;
    Figur 7
    eine Darstellung der Kontaktierungsanordnung gemäß Figur 6 in einem eingeschobenen Zustand des Streifens;
    Figur 8
    eine Darstellung der Kontaktierungsanordnung gemäß Figur 7 in einer heruntergeklappten Stellung eines schwenkbaren Halters für Schneidkontakte;
    Figur 9
    eine Darstellung gemäß Figur 8, bei der der schwenkbare Halter durch einen Ihn übergreifenden Schieber verriegelt ist;
    Figur 10
    eine schematische perspektivische Darstellung gemäß Figur 5 mit einem kontaktierten und verriegelten Kontaktelement.
  • In der in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen flächigen Elektrodenanordnung besteht diese aus einem spiralförmig ausgewickelten flachen Streifen 1, der mit einem abgerundeten Ende 2 einen zentralen Bereich 3 der Elektrodenanordnung ausbildet und daran anschließend so geformt ist, dass er aneinander anliegende spiralförmige Windungen 4 ausbildet, durch die ein Randbereich definiert wird. Die Windungen des Streifens liegen über angeformte Abstandsstücke 5 aneinander an.
  • Der Streifen 1 besteht aus einem dielektrischen Material und bildet ein Dielektrikum der Elektrodenanordnung aus. Die in Figur 1 erkennbare Seite stellt eine Anlageseite 6 dar, auf der der Streifen 1 mit einer Vielzahl von Erhebungen 7 versehen ist, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als runde Noppen ausgebildet sind. Die Erhebungen 7 weisen alle eine gleiche Höhe auf und definieren mit ihrer Oberseite eine Anlagefläche für eine (nicht dargestellte) Gegenelektrode, die durch die zu behandelnde Fläche gebildet sein kann, wenn diese beispielsweise an Masse gelegt ist. Die Erhebungen 7 nehmen nur einen geringen Flächenanteil der Anlagefläche 7 ein, sodass ein weit größerer Anteil der Anlagefläche aus Zwischenräumen 8 zwischen den Erhebungen 7 besteht. Der Flächenanteil der Erhebungen kann zwischen 5 und 40 % der Anlagefläche 6 betragen, während die Zwischenräume 8 einen Flächenanteil von 60 bis 95 %, vorzugsweise zwischen 75 und 95 %, einnehmen.
  • Figur 1 lässt ferner erkennen, dass in dem Streifen 1 kleine Durchgangsöffnungen 9 eingebracht sind, die vorzugsweise gleichmäßig über die Fläche des Streifens verteilt sind. Die Durchgangsöffnungen 9 erstrecken sich von der Anlageseite 6 zur gegenüberliegenden Oberseite 10 (vgl. Figur 2). Die Durchgangsöffnungen 9 erlauben vorteilhafterweise ein Absaugen von Fluid aus den Zwischenräumen 8, in denen sich während des Betriebs der Elektrodenanordnung ein Plasma ausbilden soll.
  • Zur Ausbildung des Plasmas ist in das durch den Streifen 1 gebildete Dielektrikum eine Elektrode eingebettet, die in Figur 1 mit zwei Leiterdrähten 11 mit einer Hochspannungsversorgung 12 schematisch verbunden dargestellt ist.
  • Figur 2 zeigt eine Ansicht der Oberseite 10 der durch den Streifen 1 gebildeten Elektrodenanordnung. Von der Oberseite 10 aus sind nur die Durchgangsöffnungen 9 sichtbar.
  • Die Darstellung der Figur 3 lässt erkennen, dass die Leiterdrähte 11 innerhalb des Streifens 1 in dessen Längsrichtung verlaufen, und zwar bis in den durch das abgerundete Ende 2 des Streifens 1 gebildeten zentralen Bereich 3 hinein. In dem zentralen Bereich 3 sind die Leiterdrähte um 180° in Anpassung an das abgerundete Ende 2 umgebogen und verlaufen parallel zu sich selbst durch den Leiter bis zu einer Endfläche 13 zurück. Die Endfläche 13 stellt das äußere freie Ende des Streifens 1 dar und kann rechtwinklig (radial) zu Längserstreckung des Streifens 1 ausgerichtet sein. Es ist aber auch möglich, die Endfläche mit einem beliebigen Winkel zur Längserstreckung des Streifens 1 auszubilden.
  • Figur 3 lässt erkennen, dass die beiden in Längsrichtung des Streifens 1 hin und her verlaufenden Leiterdrähte 11 eine in das durch den Streifen gebildete Dielektrikum eingebettete Elektrode 14 ausbilden, die somit in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch vier parallel zueinander verlaufende Abschnitte der Leiterdrähte 11 gebildet ist.
  • Die Leiterdrähte 11 der Elektrode 14 sind mit einem identischen Hochspannungspotential in der Hochspannungsversorgung 12 verbunden. Sie bilden daher eine auf einem Hochspannungspotential liegende Elektrode, die mit einer Gegenelektrode, die beispielsweise durch die zu behandelnde, an Masse liegende Fläche gebildet ist, einen Behandlungsraum, der bei der dargestellten Elektrode durch die Zwischenräume 8 zwischen den Erhebungen 7 gebildet ist. Die Elektrode 14 ist allseitig von dem Dielektrikum der Streifen 1 begrenzt, mit Ausnahme lediglich der Endfläche 13.
  • Bei der in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellten Verbindung der Leiterdrähte 11 mit der Hochspannungsversorgung 12 ist selbstverständlich außerhalb der Endfläche 13 eine Isolierung der Leiterdrähte 11 ebenso erforderlich wie an der Endfläche 13 selbst.
  • Die Schnittdarstellung der Figur 4 lässt eine Ansicht auf die Endfläche 13 erkennen, ferner den durch die Abstandsstücke 5 gebildeten spiralförmig verlaufenden Zwischenraum zwischen den Windungen 4 des Streifens 1 und die Vielzahl der Erhebungen 7, deren gleiche Höhen eine Auflageebene 15 bilden.
  • Eine nicht nur schematische, sondern realistische Kontaktierung der innerhalb des Streifens verlaufenden Leiterdrähte 11 ist in Figur 5 dargestellt. Dabei ist die Hochspannungsversorgung 12 über ein isoliertes Hochspannungskabel 16 mit einem Kontaktierungselement 17 verbunden, das einen schwenkbar gelagerten Halter 8 und einen Verriegelungsschieber 19 aufweist. Halter 18 und Verriegelungsschieber 10 befinden sich an einem Gehäuse 20, das allseitig isolierend geschlossen ist und einen Einführungsschlitz 21 für einen die Endfläche 13 aufweisenden Endbereich des Streifens aufweist. Figur 5 verdeutlicht, dass der Endbereich des Streifens in den Einführungsschlitz 21 eingeführt ist.
  • Die Darstellung der Figur 6 zeigt den Endbereich des Streifens 1, der in den Einführungsschlitz 21 des Gehäuses 20 gegen einen Anschlag 22 eingeschoben ist, der längs verschiebbar im Gehäuse 20 gelagert ist und von einer Druckfeder 23 in eine Ruheposition gehalten wird. Die Schnittdarstellung der Figur 6 lässt ferner erkennen, dass der schwenkbare Halter 8 um eine Drehachse 24 verschwenkbar ist, die parallel zum Einführungsschlitz 21, jedoch quer zur Längserstreckung des Streifens ausgerichtet ist. Eine Druckfeder 25 drückt den Halter in eine in Figur 6 dargestellte hochgeschwenkte Position, in der am Ende des Halters 18 an seiner Unterseite gehaltene metallische Schneidkontakte 26 oberhalb des Anschlags 22 liegen.
  • Figur 6 lässt noch erkennen, dass sowohl am Halter 18 parallele Rippen 27 als auch am Verriegelungsschieber parallele Rippen 28 auf den Oberseiten ausgebildet sind, um die Handhabung zu erleichtern.
  • Figur 7 verdeutlicht, dass gegenüber der in Figur 6 dargestellten ersten Position der Streifen 1 weiter in den Einführungsschlitz 21 eingeschoben und dabei den Anschlag 22 gegen die Kraft der in Figur 6 dargestellten Druckfeder 23 axial eindrückt, bis das Ende des Streifens 1 mit der gegen den Anschlag 22 drückenden Endfläche 13 unterhalb der Schneidkontakte 26 zu liegen kommt.
  • Figur 8 verdeutlicht, dass die Kontaktierung mit den innerhalb des Streifens 1 verlaufenden Leiterdrähten 11 nunmehr dadurch erfolgt, dass der verschwenkbare Halter 18 durch Druck auf seine Oberseite gegen die Kraft der Druckfeder 25 nach unten geschwenkt wird, wodurch die Schneidkontakte 26 von der Oberseite 10 aus in das Material des Streifens 1 einschneidet, bis mit den metallischen Leiterdrähten 11 ein metallischer, d. h. elektrisch leitender, Kontakt hergestellt wird. Unter Beibehaltung des Drucks auf den Halter 18 wird gemäß Figur 9 der Verriegelungsschieber 19 in Längsrichtung verschoben, sodass er nunmehr über den Halter 18 ragt, sodass dieser gegen die Rückstellkraft der Druckfeder 23 in der kontaktierenden Stellung verriegelt ist. Selbstverständlich bestehen Halter 18, Verriegelungsschieber 9, Gehäuse 20 usw. des Kontaktierungselements 17 aus einem nicht leitenden Material, beispielsweise Kunststoff, sodass eine allseitige sichere Isolierung gewährleistet ist und keine Gefahr der nicht behinderten Ableitung der Hochspannung durch ein Berühren von Teilen der Elektrode 14 besteht.
  • Die vollständig kontaktierte Stellung des Kontaktierungselements 17, das mit der Elektrode 14 des Streifens 1 kontaktiert, ist in Figur 10 dargestellt.
  • Innerhalb des Kontaktierungselements ist die von der Hochspannungsversorgung 12 über das Hochspannungskabel 16 zugeführte Hochspannungspotential in an sich bekannter Weise zu den Schneidkontakten 26 geleitet, sodass die Elektrode 14 über die Schneidkontakte 26 auf ein Hochspannungspotential gelegt wird.
  • Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass die mit dem Kontaktierungselement 17 durchgeführte Kontaktierung einfach und sicher ist, dass aber andere Kontaktierungsmöglichkeiten, die dem Fachmann geläufig sind, ebenfalls alle Anforderungen an die sichere Isolierung des Hochspannungspotentials gegenüber Ableitungen durch Berührung gewährleisten.
  • Der besondere Vorteil der dargestellten Elektrodenanordnung besteht darin, dass der Streifen in einfacher Weise an beliebiger Stelle abgelängt werden kann, um eine Anpassung der Größe der Anlageseite 6 an die Größe einer zu behandelnden Fläche zu ermöglichen. Die Ablängung des Streifens 1 ist ohne Beeinträchtigung der Funktion der Elektrode 14 möglich, weil sich die Elektrode in Längsrichtung des Streifens in diesem erstreckt, vorzugsweise bis in den zentralen Bereich 3 hinein. Die Elektrode 14 ist in einfacher Weise an die durch das Ablängen gebildete Endfläche 13 aufweisenden Endbereich des Streifens kontaktierbar, vorzugsweise mit Hilfe eines Kontaktierungselements 17. Die Anpassung der Flächengröße der Elektrodenanordnung an die für die Behandlung einer Fläche benötigte Wirkfläche ist somit in einfacher Weise und ohne Komplikationen lediglich durch Ablängung des Streifens 1 realisierbar.
  • Der Streifen 1 besteht vorzugsweise aus flexiblem dielektrischem Material, sodass die mit dem Streifen 1 gebildete Elektrodenanordnung an unregelmäßige dreidimensional verlaufende Oberflächen anpassbar ist. Hierzu trägt auch der spiralförmig verlaufende, durch die Abstandsstücke 5 definierte geringe Abstand zwischen den Windungen 4 des Streifens 1 bei.
  • Es ist erkennbar, dass in den dargestellten Ausführungsbeispielen vorhandenen Durchgangsöffnungen 9 nicht zwingend erforderlich sind, wenn für bestimmte Anwendungsfälle ein Absaugen eines Fluids aus dem Behandlungsraum, der mit den Zwischenräumen 8 ausgebildet ist, nicht benötigt wird. Es ist jedoch bekannt, dass das Absaugen von Fluid beispielsweise für die Behandlung einer Wunde zur Förderung der Wundheilung vorteilhaft sein kann.
  • Die in den dargestellten Ausführungsbeispielen gezeigte Realisierung der Elektrode mittels wenigstens eines Leiterdrahts 11 ist für die Durchführung der Erfindung nicht zwingend erforderlich. Es ist beispielsweise möglich, die Elektrode durch ein flexibles, in den Streifen eingebettetes Drahtgitter zu realisieren, das in ähnlicher Weise wie die Leiterdrähte 11 kontakierbar ist, beispielsweise mittels Schneidkontakten 26 eines Kontaktierungselements 17.
  • Für das dielektrische Material des Streifens 1 kommt jedes ausweichend isolierend flexible Material, beispielsweise Kunststoffmaterial in Frage, insbesondere geschäumtes Material, wobei ein geschlossenzelliger Kunststoff- oder Elastomerschaum bevorzugt ist, weil die Gefahr von elektrischen Kurzschlüssen durch in offene Porenstrukturen eindringende Flüssigkeiten dadurch ausgeschlossen wird. Geeignetes Kunststoffmaterial ist beispielsweise geschäumtes Polyurethan oder Silika oder ein geschlossenzelliger Kautschuk, ohne dass eine derartige Aufzählung abschließend gemeint wäre.

Claims (7)

  1. Flexible flächige Elektrodenanordnung für eine dielektrisch behinderte Gasentladung, mit einem zentralen Bereich (3) und einem Randbereich und mit einer ein Hochspannungspotential führenden flächigen Elektrode (14), die in einem flächigen eine Oberseite (10) und eine Anlageseite (6) bildenden Dielektrikum eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Dielektrikum wenigstens im Randbereich die Form eines spiralförmig aufgewickelten flachen Streifens (1) aufweist und die Elektrode (14) durch wenigstens einen in Längsrichtung des aufgewickelten Streifens (1) verlaufenden, in eine Endfläche (13) des Streifens (1) einmündenden elektrischen Leiter gebildet ist, der mit Ausnahme lediglich der Endfläche (13) allseitig von dem Dielektrikum des Streifens (1) begrenzt ist und der im Bereich der Endfläche (13) des Streifens (1) mit einem Kontaktierungselement (17) kontaktiert und gegenüber der Umgebung elektrisch isoliert ist.
  2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter wenigstens ein in dem Streifen (1) von der Endfläche (13) zum zentralen Bereich (3) und von dort zur Endfläche (13) zurück verlaufender schmaler Leiter ist.
  3. Elektroden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter ein Leiterdraht (11) mit einem runden oder ovalen Querschnitt ist.
  4. Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktierungselement (17) ein einseitig offenes Gehäuse (20) aufweist, in das die Endfläche (13) des Streifens (1) so eingeschoben ist, dass das Gehäuse (20) die Endfläche (13), die Oberseite (10), Anlageseite (6) und schmale Seiten eines der Endfläche (13) benachbarten Endbereichs des Streifens (1) isolierend umfasst und dass das Kontaktierungselement (17) mit in das Dielektrikum von der Oberseite und/oder der Unterseite selbstschneidend eindringenden Schneidkontakten (26) zur Kontaktierung der flächigen Elektrode (14) versehen ist.
  5. Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifen (1) auf seiner Anlageseite (6) angeformte, eine Anlageebene (15) definierende Erhebungen (7) aufweist, deren Zwischenräume (8) als Gasraum zur Ausbildung eines Plasmas geeignet sind.
  6. Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifen (1) das Dielektrikum von der Anlageseite (6) zur Oberseite (10) durchquerende Durchgangsöffnungen (9) zur Absaugung von Fluiden versehen ist.
  7. Verfahren zur Anpassung der Flächengröße der Elektrode der Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine geeignete Länge des Streifens (1) abgelängt und die so gebildete Endfläche (13) mit dem Kontaktierungselement (17) kontaktiert wird.
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